人工智能在小學(xué)信息課堂上的實(shí)踐與反思

楊慧成

摘 要：人工智能教育已經(jīng)成為當(dāng)前基礎(chǔ)教育研究的熱點(diǎn)，通過(guò)開(kāi)源機(jī)器人，基于scratch+物聯(lián)的智能互聯(lián)創(chuàng)客套件，可以讓學(xué)生在真實(shí)情景下開(kāi)展人工智能學(xué)習(xí)，有利于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。

關(guān)鍵詞：人工智能; 智能互聯(lián); 開(kāi)源機(jī)器人

中圖分類號(hào)：G623.58? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? 文章編號(hào)：1006-3315（2020）12-042-001

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，人工智能已經(jīng)進(jìn)入了人類的各個(gè)領(lǐng)域。開(kāi)源智能機(jī)器人和智能互聯(lián)創(chuàng)客教育具有實(shí)踐性強(qiáng)、探索性強(qiáng)和綜合性強(qiáng)的特點(diǎn)，有利于學(xué)生迅速接觸前沿研究，打開(kāi)思路，拓寬視野，提高學(xué)生動(dòng)手能力，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神。下面筆者結(jié)合自己學(xué)校開(kāi)展的人工智能教育，談?wù)剮c(diǎn)體會(huì)。

一、以課程開(kāi)發(fā)為抓手，在小學(xué)高年級(jí)全面普及人工智能教育

首先我們成立了以筆者為組長(zhǎng)的人工智能課程開(kāi)發(fā)小組，組織全體信息技術(shù)老師分析人工智能課程的總體目標(biāo)，即通過(guò)圖形化編程了解程序流程，培養(yǎng)計(jì)算思維，了解人工智能的概念，體驗(yàn)人工智能在生活中的應(yīng)用。以設(shè)計(jì)、組裝、編程、運(yùn)行為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，通過(guò)一個(gè)個(gè)項(xiàng)目培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手能力、觀察能力、分析能力、邏輯思維能力和提升學(xué)生的信息技術(shù)核心素養(yǎng)為主要目標(biāo)的課程。

然后根據(jù)這些課程目標(biāo)確定教學(xué)內(nèi)容，編寫校本課程。五年級(jí)開(kāi)展基于“scratch+物聯(lián)”的智能互聯(lián)創(chuàng)客教育，共19節(jié)課，內(nèi)容分別為：1.點(diǎn)亮一盞燈、2.智能交通紅綠燈、3.摩爾斯電碼、4.智能觸摸燈、5.智能聲控?zé)簟?.智能光控?zé)簟?.自動(dòng)空調(diào)、8.小小編曲家、9.智能報(bào)警器、10.避障小車、11.循跡小車、12.智能小車、12.紅外遙控風(fēng)扇（一）、13.紅外遙控風(fēng)扇（二）、14、智能家居（一）、15、智能家居（二）。六年級(jí)開(kāi)展基于開(kāi)源機(jī)器人的教育，共10節(jié)課，內(nèi)容分別為：1.讓小車動(dòng)起來(lái)、2.兜兜轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)、3.巡邏衛(wèi)士（一）、4、巡邏衛(wèi)士（二）、5.巡邏衛(wèi)士（三）、6.垃圾清運(yùn)、7.緊急救火、8.超級(jí)警衛(wèi)、9.智能駕駛、10.超級(jí)智能車。

信息技術(shù)課堂上編程是人工智能課程的核心。在編寫程序的過(guò)程中，學(xué)生需要借助于老師的流程圖把一個(gè)復(fù)雜的大問(wèn)題分解成一個(gè)個(gè)可以解決的小問(wèn)題，循序漸進(jìn)，逐步解決整個(gè)問(wèn)題。在編寫程序的過(guò)程中，學(xué)生首先要清楚人工智能作品的搭建結(jié)構(gòu)和運(yùn)行原理，其次還要清楚各種模塊的功能，通過(guò)編寫程序來(lái)控制各種傳感器、動(dòng)力系統(tǒng)、聲光系統(tǒng)等模塊，使人工智能作品感知外界的環(huán)境信息，并對(duì)感知到的信息做出決策和響應(yīng)，以使人工智能作品能夠順利完成指定的任務(wù)。

以筆者執(zhí)教的《智能小車》一課為例，該課伊始激趣導(dǎo)入，播放一段百度無(wú)人駕駛汽車的精彩視頻，激起探究科學(xué)的勇氣，讓學(xué)生對(duì)人工智能技術(shù)有強(qiáng)烈求知的欲望。然后通過(guò)流程圖和學(xué)生一起解讀分析智能小車工作的原理。接著采用任務(wù)驅(qū)動(dòng)法教學(xué)，讓學(xué)生通過(guò)微課程學(xué)習(xí)和學(xué)案引領(lǐng)，循序漸進(jìn)地完成三個(gè)基本任務(wù)：1.組裝小車;2.讓小車動(dòng)起來(lái);3.讓小車智能化。最后的展示評(píng)價(jià)環(huán)節(jié)，筆者讓學(xué)生展示自己設(shè)計(jì)的小車并進(jìn)行小組間評(píng)價(jià)，每個(gè)小組根據(jù)其他小組的評(píng)價(jià)進(jìn)一步改善自己小組的作品并再次展評(píng)。學(xué)生在設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試、展評(píng)中學(xué)得開(kāi)心，玩得快樂(lè)，創(chuàng)意飛揚(yáng)。通過(guò)課程目標(biāo)、課程內(nèi)容、課程實(shí)施和課程評(píng)價(jià)四個(gè)環(huán)節(jié)，最終達(dá)到課程目標(biāo)。

二、以興趣特長(zhǎng)班為突破口，充分打造學(xué)校特色亮點(diǎn)

我校在五六年級(jí)普及的教育的基礎(chǔ)上，開(kāi)設(shè)了兩個(gè)人工智能興趣班，分別為：智能互聯(lián)創(chuàng)客興趣班、機(jī)器人興趣班。

智能互聯(lián)創(chuàng)客興趣班主要開(kāi)展基于scratch+物聯(lián)的電腦制作創(chuàng)客教育，是創(chuàng)客文化與信息技術(shù)教育的結(jié)合，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、解決問(wèn)題能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力的一種素質(zhì)教育。該興趣班共四組隊(duì)員，三人為一個(gè)小組，每?jī)芍芡瓿梢粋€(gè)項(xiàng)目。該興趣班注重創(chuàng)意，并且強(qiáng)調(diào)了“智”，需要關(guān)注其智能的體現(xiàn)，作品要具有趣味性、互動(dòng)性，不僅僅關(guān)注技術(shù)創(chuàng)新，更多的是關(guān)注應(yīng)用場(chǎng)景的創(chuàng)新等等。

機(jī)器人興趣班主要開(kāi)展基于開(kāi)源機(jī)器人的教育，以項(xiàng)目學(xué)習(xí)的方式，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新能力、解決問(wèn)題能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作的能力的一種素質(zhì)教育。該興趣班共五組隊(duì)員，兩人為一個(gè)小組，每?jī)芍芡瓿梢粋€(gè)項(xiàng)目。結(jié)合人工智能技術(shù)的基礎(chǔ)性內(nèi)容進(jìn)行適當(dāng)?shù)闹v解，讓學(xué)生了解機(jī)器人作為人工智能技術(shù)的產(chǎn)物，其設(shè)計(jì)原理是什么，在具體的設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該遵循怎樣的思路與原則。相較于普及的課堂教學(xué)，興趣班以人工智能技術(shù)為切入點(diǎn)，逐步深入研究機(jī)器人，讓學(xué)生對(duì)該門課程產(chǎn)生由淺入深的了解。

三、以參加人工智能賽事為驅(qū)動(dòng)，搭建學(xué)生個(gè)性成長(zhǎng)的平臺(tái)

近五年，我校每年均有學(xué)生參加電腦制作創(chuàng)客競(jìng)賽和機(jī)器人大賽。很多學(xué)生獲得了國(guó)家級(jí)、省、市、區(qū)的獎(jiǎng)項(xiàng)。我校還承辦了2019年蘇州市中小學(xué)生電腦制作活動(dòng)創(chuàng)客競(jìng)賽。

隊(duì)員韋向陽(yáng)同學(xué)在談到參加蘇州市中小學(xué)電腦制作活動(dòng)創(chuàng)客競(jìng)賽時(shí)感觸良多：參加了蘇州市中小學(xué)電腦制作活動(dòng)創(chuàng)客競(jìng)賽后，我受益無(wú)窮。我學(xué)到了許多關(guān)于創(chuàng)意、設(shè)計(jì)、搭建、編程的知識(shí)，更重要的是我認(rèn)識(shí)到了團(tuán)體合作的重要性，我們小組的三位成員都是臨時(shí)抽簽組建的隊(duì)伍，開(kāi)始我們誰(shuí)也不認(rèn)識(shí)誰(shuí)，不一會(huì)我們成了密切合作的好伙伴，通過(guò)齊心協(xié)力地克服了一個(gè)又一個(gè)困難，最終獲得了蘇州市一等獎(jiǎng)，并代表蘇州市參加了江蘇省的競(jìng)賽，我真的非常感謝學(xué)校為我提供了這樣一個(gè)競(jìng)賽和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)。

人工智能比賽讓學(xué)生接軌前沿科技，開(kāi)闊眼界，培養(yǎng)學(xué)生綜合素養(yǎng)，讓其在同齡人中迅速脫穎而出。通過(guò)參加基于scratch+物聯(lián)的創(chuàng)客競(jìng)賽、開(kāi)源機(jī)器人競(jìng)賽等人工智能比賽活動(dòng)，為學(xué)生搭建個(gè)性成長(zhǎng)的平臺(tái)，創(chuàng)設(shè)解決真實(shí)問(wèn)題的能力，讓學(xué)生嚴(yán)格按照規(guī)則進(jìn)行實(shí)戰(zhàn)對(duì)抗比賽，不斷提升自己的能力。

我們將繼續(xù)帶領(lǐng)學(xué)生行走在人工智能校本課程的探索和實(shí)踐道路上，完善課程內(nèi)容，認(rèn)真組織學(xué)生參加興趣班訓(xùn)練，帶領(lǐng)學(xué)生參與各級(jí)各類的競(jìng)賽和展示活動(dòng)，為學(xué)生探索人工智能搭建更完美的平臺(tái)，培養(yǎng)新時(shí)代的人工智能精英。

參考文獻(xiàn)：

[1]凌秋虹.人工智能在小學(xué)信息技術(shù)課堂教學(xué)中實(shí)施的思考，中國(guó)信息技術(shù)教育，2019年11期

[2]王海龍.淺談人工智能在小學(xué)教育中的滲透與應(yīng)用，中小學(xué)電教，2019年08期